指南针为何总是面南背北

天天的爸爸妈妈是登山爱好者，一直以来，天天都想和爸爸妈妈一起去登山，但是以前他们认为天天太小了，不方便跟着一起，今年天天七岁了，妈妈认为天天已经能独立完成登山任务了，所以，妈妈和爸爸商量决定，这周末带着天天一起去爬山。

晚上，天天一家人在收拾一些爬山用具。

“爸，你看我还要带什么？”天天问爸爸。

爸爸看了看儿子的背包，然后说：“我觉得还得带个指南针，我们这次是进山，万一迷路了，指南针能帮助我们渡过难关。”

“你说得对。”天天开始在家里的工具箱翻找起来。突然，天天产生了疑问：“爸，指南针为什么总是面南背北？”

“这个呀，要从指南针的工作原理说起了。”

指南针是中国古代四大发明之一，除了指南针之外，另外三大发明是造纸术、火药及印刷术。

地球是一个大磁体。地球的两个极分别在接近地理南极和地理北极的地方。地球表面的磁体，当可以自由转动时，就会因磁体同性相斥、异性相吸的性质指示南北。这个道理，古人不够明白，但这类现象，古人已经发现。

在我国古代，就有利用磁铁的南北极性制作的指向仪器。战国时期，人们发明了用天然磁铁做成的指南针——司南，用天然磁铁矿石琢成一个勺形的东西，放在一个光滑的盘上，盘上刻着方位，利用磁铁指南的作用，可以辨别方向，是指南针的始祖。使用时，用手转动勺子，当勺子停下的时候，勺柄所指的方向就是南方。后来，人们又掌握了可以用人工磁铁制造指南针的方法，指南针的种类也开始逐渐繁多起来。

我国是世界上最早将指南针用于航海事业的国家，当时在航海上使用的指南针，已发展到类似后世罗盘的形状。后来，由于商业的繁荣，阿拉伯也从中国学习到了指南针的使用方法，12世纪末又传入欧洲。指南针的发明为以后各国航海家开辟新航路、发现新大陆和完成环球航行提供了保证。

而指南针为何总是面南背北呢？指南针又是怎样工作的呢？

日常生活中，我们可能一直认为，只有铁有磁性，但其实不然，除了铁以外，还有镍、钴等物质也有这一属性，磁体上磁性最强的部分称为磁极。当磁条在水平面内自由转动，在磁场的作用下静止时，所指方向一南一北。指北的一端称北（N）极，指南的一端称南（S）极。

其实，我们本身所生活的星球——地球，本来也就是一个磁性天体，如同任何磁体一样，它也有性质相反的两个磁极。其中一极接近于地球的南极叫南磁极。另一极接近地球的北极，叫北磁极。

地球具有一个有巨大吸引力的磁场，比如，我们可以转动一根磁针，在地球磁性的作用下，受到同性相斥、异性相引的自然法则制约，它必然会自动指向南北方向。

地理知识小链接

指南针又称司南，主要组成部分是一根装在轴上的磁针，磁针在天然地磁场的作用下可以自由转动并保持在磁子午线的切线方向上，磁针的北极指向地理的北极，利用这一性能可以辨别方向。磁针的这一性质常被用于航海、大地测量、旅行及军事等方面。物理上指示方向的指南针的发明有三类部件，分别是司南、罗盘和磁针，均属于中国的发明。据《古矿录》记载，指南针最早出现于战国时期的磁山一带。